基于霍尔传感器的电流检测模块设计

目录

一、绪论------------------------------------------------------ 2

1.1 概述----------------------------------------------------- 2

1.2 霍尔传感器的发展趋势------------------------------------- 2

二、整体设计方案-------------------------------------------- 3

三、硬件电路的设计----------------------------------------- 4

3.1 传感器模块----------------------------------------------- 4

3.2 A/D转换模块---------------------------------------------- 5

3.3 数码管显示模块------------------------------------------- 6

3.4 电源电路模块--------------------------------------------- 7

3.5 复位模块------------------------------------------------- 8

3.6 时钟模块------------------------------------------------- 8

四、系统的软件设计----------------------------------------- 9

4.1 电流检测装置软件程序流程图------------------------------- 9

4.2 系统程序设计--------------------------------------------- 9

4.2.1 定时器计数程序------------------------------------------ 9

4.2.2 外部中断程序-------------------------------------------- 10

4.2.3 初始化MCU程序------------------------------------------ 11

4.2.4 ADC启动、读取、转换程序-------------------------------- 11

4.2.5 霍尔传感器ACS712的计算函数程序------------------------- 13

4.2.6 数码管显示程序------------------------------------------ 13

4.2.7 主程序-------------------------------------------------- 14

五、结论与展望---------------------------------------------- 16

六、心得体会------------------------------------------------- 17

七、附录------------------------------------------------------ 18

八、参考文献------------------------------------------------- 21

基于霍尔传感器的电流检测模块设计

一、绪论

1.1 概述

近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门以及人们生活的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求而相继开发出来。单片机是一个器件级的计算机系统，实际上它是一个微控制器或微处理器。由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可以应用到所有的电子系统中。AT89C51是一种带4K字节闪存的可编程可插除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复的擦除多次，该器件采用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能的8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。

1.2 霍尔传感器的发展趋势

传感器的产业分类众多，其中霍尔传感器市场是第三大传感器产品市场。在汽车行业、电脑、手机以及新兴消费电子领域都得到了广泛应用。未来几年，随着越来越多的汽车电子和工业设计企业转移到中国，霍尔传感器在中国市场的年销售额将保持20%到30%的高速增长。于此同时，霍尔传感器的相关技术仍在不断完善中，可编程霍尔传感器、智能化霍尔传感器以及微型霍尔传感器将有更好的市场前景。

在我们的日常生活中，霍尔传感器被广泛的应用。例如，在翻盖或是滑盖手机中，用来检测手机翻开或是滑动的器件就是霍尔传感器；再比如，在电脑键盘上，实现光标移动的滚动键就是由霍尔传感器组成的；还有，在汽车变速箱、电动门窗等需要电机的部件中也有霍尔传感器应用。可以说，我们在每天的生活中都在与霍尔传感器打交道。

由于霍尔传感器应用的领域不同，因此各个市场对其的要求也不尽相同。手机市场对霍尔传感器的主要要求包括尺寸、功耗和可调节的阈值。在工业和汽车应用方面，霍霍尔传感器首先要满足工业或汽车认证对器件的要求，例如安全性、稳定性和温度范围要达到相应的级别。

二、整体设计方案

由于AT89C51片内没有A/D转换，根据系统的设计要求，需要在片外扩展A/D转换接口。系统选用ADC0804，ADC0804的DB0～DB7分别接单片机的P0.0～P0.7，AGND、DGND、CS、VIN-接地，RD、WR分别接单片机的RD、WR端，中断请求INTR接单片机的P2.0口，VIN+接采集信号输入。调整变阻器HAUBLAN20K，使辅助参考端VREF脚得到2.56V标准电压。在CLKIN、CLKOUT端设计RC振荡电路，由于ADC0804频率限制在100Hz～1460kHz，通过对频率公式F=1/(1.1RC)的计算，选择电阻R=20k，电容C=200pF，即可得到符合设计要求的频率。

数码显示模块主要显示单片机的输出数据、状态等。系统显示部分采用共阴极8段数码管，选用CMOS BCD七段字符显示译MC14511BCP作为它的驱动器件，并在译码器和数码管之间接入分压电阻保护数码管，防止电压过高烧坏数码管。数码显示部分采用动态扫描显示方法，4个MC14511BCP译码器共用4条数据线。其中LE端为片选端，置低电压时译码器被选中可以读数据，置高电压时译码器暂存，保持显示数据不变。A、B、C、D为数据输入端，分别接单片机的P1.0～P1.3口；个片选端分别接单片机的P1.4～P1.7口。

系统由一个主控系统和一个检测模块组成。被测电流通过ACS712芯片时，该芯片利用霍尔效应，将被测电流转换成0～5V的DC模拟信号，该模拟量经过A/D装置变成数字量。A/D采样处理模块主要是对从ADC0804采集来的数据进行处理，完成对二进制数据BCD码的转换，并且通过P1口输出显示，P1口德低四位输出BCD码，高四位为数码管的片选信号。ADC0804与AT89C51的连接采用循环扫描方式。当A/D转换结束后，ADC0804向CPU发出一个信号，CPU对转换后的数字量进行处理，使数码管显示当前的电流值。